Time Synchronization & Latency
Table of contents
Overview
분산 시스템에서는 Clock Synchronization과 Latency Measurement를 구분해야 한다. 서로 다른 장치의 timestamp를 빼려면 clock offset과 오차를 알아야 한다. 같은 장치의 timeout에는 역행 가능한 wall clock보다 monotonic clock을 사용한다.
Timing Chain
flowchart LR
A[Sample] --> B[MCU Queue]
B --> C[Network]
C --> D[Service Callback]
D --> E[Command Queue]
E --> F[Actuator Applied]
Budget Example
가상 목표 20 ms에 대해 acquisition 2, MCU queue 2, uplink 3, 중앙 처리 4, downlink 3, 출력 2, 여유 4 ms로 예산을 나눈다. 이는 설계 예제이며 실제 시스템의 보장값이 아니다. 각 구간에 timestamp와 sequence를 넣어 어느 구간이 초과하는지 확인한다.
PTP / gPTP
IEEE 1588 PTP와 IEEE 802.1AS gPTP의 적용 profile·timestamp 지원·switch 역할을 확인한다. 시간 동기화만으로 TSN scheduling이나 bounded latency가 자동 제공되지는 않는다. Grandmaster 변경, link 재연결, sync loss 중 clock quality를 함께 전달한다.
Measurement
동일 Clock의 구간 측정, 서로 다른 Clock 사이의 보정된 one-way 측정, round-trip 측정을 구분한다. RTT/2는 대칭 지연을 가정하므로 one-way 지연의 보장값이 아니다. p50/p95/p99, max observed, loss, 데이터 Age를 함께 기록한다.
Verification
CPU 부하·혼잡·sync loss·clock step·Grandmaster 변경을 주입한다. 만료 명령 처리에 잘못된 wall clock을 쓰면 과거 명령이 살아나거나 정상 명령이 거절될 수 있으므로 timestamp domain을 명시한다.